Колонковое бурение скважин — принцип, технология, плюсы и минусы

Что это такое?

Характерной особенностью этого метода является то, что ядро выносится на поверхность. Это цилиндрический столб материала, который извлекается для отбора проб и транспортируется на поверхность с помощью винтовой лебедки. Слои можно увидеть в разрезе, чего не может сделать ни один известный на сегодняшний день метод бурения. Например, Кольская сверхглубокая скважина была пробурена с использованием этого метода. Кроме того, он имеет 100%-ный показатель надежности при бурении водяных скважин.

Этот метод может использоваться для всех типов пород на глубине до 1 000 метров, когда слои разрезаются вверх с определенным интервалом.

Если говорить о технологических особенностях колонкового бурения, то здесь есть несколько факторов.

• Почти все почвы подходят для этого типа бурения. То есть, не только на плотной, но и на рыхлой почве можно использовать этот метод. А наличие достаточно большого количества буров означает, что его можно использовать как в труднодоступных пластах, так и в несложных условиях.
• В результате отверстие получается максимально прямым благодаря особому механизму сверления. А современное оборудование позволяет проводить работы даже на пересеченной местности.
• Трубы, из которых состоит колонна, можно использовать повторно, так как они имеют неограниченный срок службы.
• Буровое оборудование такого типа предполагает периодическую замену колонкового бура, поскольку он устаревает и тупится в процессе эксплуатации. Для продления срока службы перед использованием нового бура следует сделать небольшое отверстие в земле, чтобы сверла можно было использовать дольше, чем обычно.
• Для того чтобы этот тип сверления был идеальным, основание, на которое устанавливается сверло, должно находиться на ровной горизонтальной плоскости.

Кроме того, малый диаметр используемых здесь буров позволяет им быстро преодолевать значительные расстояния под землей всего за несколько часов. Это будет очень важно, если вода довольно глубокая.

К недостаткам этого метода относятся:

• малое сечение бурения, что не позволяет использовать мощные погружные насосы;
• Сердечник может заклинить, что увеличивает время, необходимое для внедрения этой технологии.

Другим существенным недостатком является быстрое затупление бурового долота из-за перегрева при работе с твердыми породами.

Какие задачи решает колонковое бурение?

Современные технологии бурения позволяют осуществлять бурение различными способами. Однако не все они подходят для решения задач, с которыми сталкиваются наши геологи во время геологоразведочных работ.

• Определяем последовательность литологических горизонтов;
• Определяем структуру почвы;
• Мы берем представительные образцы для изучения состава и свойств горных пород и проводим минералогические анализы в нашем лабораторном центре.

Важно! Хорошая геотехническая скважина должна отвечать всем этим потребностям геодезистов, и колонковое бурение удовлетворяет им так же хорошо, как и любым другим требованиям.

Чем отличается колонковое бурение скважин от других видов бурения?

Наши специалисты, отвечающие за буровые работы, колонковое бурение в Москве и Московской области проводят, когда необходимо отобрать и исследовать образцы керна — геологического материала, не раздробленного в процессе бурения. Для такой цели наша технология колонкового бурения имеет особые характеристики.

1. Мы сверлим с круглой нижней части отверстия. Это означает, что наше оборудование не разбивает лицо полностью, а только по его окружности. «Ядро скважины остается нетронутым.
2. Нужный нам керн может быть поврежден не только сверлом. Они также могут быть повреждены в результате циркуляционной промывки скважины, которая осуществляется для охлаждения бура во время работы и вывода шлама (поврежденных частиц почвы) на поверхность земли. По этой причине колонковый бур сконструирован таким образом, что промывочная жидкость поступает в придонную зону по специальным каналам, не вымывая керн.

Основные понятия и особенности

Наиболее эффективным методом разведки в 21 веке является бурение, технология которого не дробит и не извлекает породу, а сохраняет ее в первозданном виде. Это достигается благодаря специальным насадкам, которые режут только по периметру, оставляя центр нетронутым.

Максимальный диаметр составляет 160 мм, но часто используются меньшие варианты, поскольку они прорезают породу гораздо быстрее. Твердые больше подходят в случаях, когда приходится работать с твердыми породами, которые могут погнуть или даже сломать небольшие кусочки. Используются алмазные или твердосплавные сверла, так как все остальные варианты не выдерживают нагрузки.

Традиционно использовались различные методы бурения.

Технология колонкового бурения с промывкой: 1- буровой насос; 2- напорный шланг; 3- сальник; 4- бурильная труба; 5- переходник; 6- бурильная труба; 7- буровое долото; 8- желоб; 9- скважина; 10- бак для промывочной жидкости

Сухое бурение — довольно распространенное явление, поскольку не всегда есть возможность хранить необходимое количество воды и поддерживать ее в хорошем состоянии. Этот вариант медленный и довольно дорогой, так как вероятность поломки коронки значительно возрастает.

Бурение скважины с промывкой является более надежным и позволяет проводить работы гораздо быстрее. Этот вариант очень подходит, когда необходимо пробурить очень глубокие скважины, а начальная стадия работ не представляет интереса.

Извлеченный керн находится в точно таком же состоянии, в каком он был до спуска под землю, поэтому материал можно испытывать на любой глубине. Он поднимается двумя способами:

1. Трубу вытягивают наружу и выбивают из нее камень. Это удобно на небольших глубинах, так как нет необходимости в дополнительном сложном оборудовании.
2. Керн поднимается на поверхность с помощью специальной вытяжной трубы. Другого способа быстро извлечь породу с глубины 1 000 метров не существует.

Рабочая деятельность

Корончатый бур отличается высокой скоростью вращения.

Внешне колонковый бур ничем не отличается от обычного шнекового бура, но на практике он имеет гораздо более высокую скорость вращения.

Перед началом работы необходимо выкопать отверстие для промывочной жидкости. Глубина ямы должна быть не менее 1,5-2 м, так как работа будет длительной. Затем следует очистить и выровнять остальную часть рабочей поверхности. Только на этом этапе можно собирать дрель.

После того, как все будет собрано, необходимо установить систему очистки промывочной жидкости от шлама (излишков вынутой породы). Для воды используется более тонкая очистка, а для грязи — грубая.

Схема бурения организована следующим образом:

1. В земле бурится отверстие на нужную глубину.
2. Во время бурения используется ковшовый желоб. Это желоб, в который собирается порода, и при достижении максимального уровня она извлекается.
3. После удаления желоба на его место устанавливается сменный желоб.
4. Ведро опорожняется с помощью молотка. По дну наносятся методичные удары, но не слишком сильные, чтобы не повредить металл. В процессе из трубы выходят продолговатые частицы породы, которые необходимо аккуратно собрать вручную и отложить для дальнейшего исследования.
5. Когда люк опорожняется, его заменяют новым, и тогда работа начинается с самого начала.

Плюсы и минусы колонкового бурения

Для установки, способной бурить скважины глубиной более километра, колонковые буры относительно легки и маневренны. Им не нужно преодолевать сложные участки местности. Постоянное совершенствование технологии бурения и инструментов сделало его универсальным методом, который может заменить любой другой метод бурения.

Преимущества колонкового бурения включают:

• Целостность образцов породы, извлеченных из раскопа;
• Малый диаметр скважины, позволяющий достичь большой глубины скважины;
• Возможность разрушения почв различной твердости путем замены стальных буров на алмазные инструменты;
• Способность бурить вертикальные (включая восходящие) и горизонтальные отверстия;
• Уменьшенная площадь резания обеспечивает высокую степень проникновения: часть породы не разрушается, а извлекается целиком.

Недостатком метода колонкового бурения является необходимость использования глинистого раствора при строительстве водяных скважин, что увеличивает риск заиливания водоносного горизонта в результате выщелачивания. Чтобы избежать этого, можно использовать сухой способ удаления частиц породы.

Виды скважин, их плюсы и минусы

Все скважины делятся на 3 типа: абиссинская (игольчатая) скважина, фильтровая скважина и артезианская скважина.

Абиссинский колодец

Эта структура представляет собой магматический колодец; его глубина может составлять от 4 до 12 метров. Несмотря на название, включающее слово «колодец», его непохожесть на другие значительна. Трубы, используемые в его конструкции, имеют небольшой диаметр. Первый элемент, который является фильтром, оснащается острым шипом и затем вбивается в землю, наращивая последовательные секции. Бурение шнеком — не редкость. Для подъема воды на поверхность используется насос. Средняя производительность иглы составляет 1 м3/ч.

Главное преимущество этой конструкции в том, что ее можно построить в любом месте. Например, для многих идеалом является колодец в доме, в подвале. Другие преимущества этого метода:

• Простота конструкции означает, что вы можете справиться с работой самостоятельно, даже за один день;
• Независимость от электричества, если вы используете ручной насос;
• Низкие инвестиционные затраты, так как все компоненты легко доступны;
• относительно простой монтаж и простой демонтаж;
• Хорошая скорость потока (пропускная способность).

Недостатки:

• Плохое качество воды;
• невозможно установить, если земля твердая.

При постоянном использовании игла способна работать без проблем около 10 лет. Если забор воды осуществляется в определенное время года, игле грозит заиливание. Источник потребует очистки.

Фильтрующая скважина

Это также называется песчаной скважиной. В этом случае глубина гораздо больше — 15-50 метров. Фильтровальная скважина состоит из обсадной трубы с заглушкой, изогнутого фильтра, установленного на дне обсадной трубы, и насоса. В районах с мягким грунтом используется шнековое бурение, в остальных случаях применяются вращательные буры. Его производительность выше — до 1,5-4 м3/ч.

Преимущества:

• более длительный срок службы;
• хорошее качество воды;
• отличная скорость потока.

Недостатки:

• Сложность в обслуживании;
• Высокая стоимость строительства;
• Высокая минерализация, требующая фильтрации воды;
• Повышенная соленость, требующая фильтрации воды.

Фильтрующий колодец прослужит дольше, чем пучинистый: его минимальный срок службы составляет 15 лет. Из-за сложности работ для бурения этих скважин часто нанимают подрядчика.

Артезианский источник

Это самый дорогой вариант из-за глубины залегания водоносного пласта: он находится между слоями горных пород (чаще всего известняка), расположенных на глубине 70-100 м от поверхности. Конструкция аналогична предыдущей скважине, но требует мощного погружного насоса. Самым большим преимуществом источника являются свойства воды. Производительность артезианской скважины более 3 (5) м3/ч.

Преимущества:

• вода идеального качества;
• большой его объем в любое время;
• длительный срок службы пружины;
• автономность, не требующая серьезного технического обслуживания.

Слабые стороны:

• Невозможность добычи воды вручную;
• источник должен быть лицензирован;
• бурение, которое могут выполнять только специалисты;
• Высокая стоимость строительства артезианской скважины;
• Необходимость в мощном насосном оборудовании.

Специфика колонкового бурения

Корончатое бурение — это механический роторный метод выемки глинистой почвы или компактного песчаного грунта в цилиндрической формы керн. Корончатый бур представляет собой толстостенную металлическую трубу.

В верхней части колонкового сверла есть место для крепления штанг, необходимых для удлинения бурильной трубы. В нижней части находится буровая коронка, тип которой выбирается в зависимости от категории грунта, подлежащего бурению.

Используемое оборудование и инструменты

Для колонкового бурения используются следующие инструменты

• Сверла из алмаза или другого твердого металлического материала (сталь, карбид вольфрама, карбид вольфрама);
• бурильные трубы;
• Труба для отвода вынутого грунта;
• буровых штанг, необходимых для наращивания бурильных труб;
• муфты, укорочения между трубами, промывочный сальник.

При бурении в скальных породах буровое долото быстро изнашивается и требует замены. Материал сверла — дорогой и чрезвычайно твердый, и наиболее распространенными являются алмазные сверла. Все инструменты, используемые в процессе сверления, должны быть на оси, т.е. идеально выровнены относительно оси сверления.

Технология колонкового бурения

Основной особенностью колонкового бурения является проникновение в породу целиком в пределах бурильной колонны. Это означает, что бур проваливается в почву по мере продвижения долота в бурильной колонне и удерживается собственной плотностью. После извлечения заполненной трубы из скважины ее освобождают от керна, ударяя по ней кувалдой.

Процесс колонкового бурения происходит в следующие этапы:

• Буровое долото соединяется с колонковой трубой;
• Стержневая труба соединена с присосками, которые наращиваются по мере бурения отверстия;
• Верхний шатун крепится к буровой установке;
• Буровая установка вращает бурильную колонну и постепенно «ввинчивает» ее в землю;
• керноприемная труба постепенно заполняется керном — грунтом, зажатым в ее полости;
• После проникновения на 50-70 см бурильная колонна вытягивается на поверхность, штанги отсоединяются одна за другой, пока не будет извлечена керноприемная труба;
• Труба освобождается от выбуренной породы;
• пустая бурильная колонна опускается обратно в нижнюю скважину путем удлинения бурильной колонны с помощью штанг.

Это выполняется, как описано выше, пока скважина не проникнет в водоносный горизонт и не углубится на 50 см в нижележащую водоносную породу.

Если консолидация верхнего водоносного слоя не является целью проходки, верхние слои можно пробурить с помощью скруббера. В этом случае насос подает промывочный раствор через шланг в трубы. Затем раствор выносит вынутый грунт на поверхность.

Если целью скважины не является достижение водоносного горизонта в песчаных отложениях, ее можно бурить и промывать до тех пор, пока не будет достигнута коренная порода.

Веские достоинства и недостатки

По сравнению с ударным и вращательным бурением, колонковое бурение может быть выполнено относительно быстро, что значительно сокращает время бурения. Его основным недостатком является неспособность поднимать рыхлые почвы и водонасыщенную гальку. Он медленно проникает в скальные образования, а для проникновения в валуны требуется шнек.

Преимущества колонкового бурения включают:

• Высокая производительность и возможность бурения скважин глубиной более 100 м;
• Снижение нагрузки на буровое оборудование за счет разрушения глинистой породы, что сравнимо с ее вырезанием
• Возможность использования мобильной буровой установки с компактными размерами.

Колонковое бурение — один из самых быстрых методов добычи воды. Скважину в песке можно пробурить за один день.

Функции бурильной колонны

Все забойное пространство между рабочим инструментом в забое и приводным оборудованием на поверхности заполняется соединительным элементом — бурильной колонной.

Его функциями являются:

• Передача энергии вращения долоту;
• Подача промывочной жидкости к буровому долоту; обратная транспортировка с вынутым материалом;
• При работе с электродрелью монтируйте шнур;
• Загрузка битов сверху;
• Подъем и опускание долота;
• Дополнительная контрольная работа.

Часть бурильной трубы, состоящая из 2-4 соединений бурильных труб, которая не разделяется в процессе работы, называется буровой пробкой.

Описание технологии

Наиболее распространенным применением этой техники является разведочное бурение. Обычно для этого вида работ используется буровая установка на базе шасси обычного автомобиля. Однако там, где местность непростая, можно использовать и специализированное оборудование. К ним относятся гусеничные машины и специальные системы, разработанные специально для бурения. Керносверлильный станок работает на высокой скорости от начала и до конца процесса. Это приводит к быстрому износу корончатого сверла. Но скорость можно регулировать в зависимости от твердости породы.

Этот тип бурения всегда требует промывки. Для этого буровая установка использует обычную воду или специальные растворы для защиты скважины от повреждений и раскалывания породы. Алмазная установка осуществляет непрерывное бурение только по краю, так что внутренняя порода входит в шнековую скважину и выходит наверх. Эта техника предполагает, что весь используемый инструмент повторяет центровку создаваемого отверстия.

Буровая установка для этого типа бурения способна работать с высокопрочными породами. В таких условиях он будет даже более производительным, чем обычный конический бур с плашкой или роликом, поскольку для создания аккуратных отверстий в земле требуется меньше усилий. Используются специально разработанные инструменты из карбида вольфрама. Инструменты для алмазного корончатого бурения подлежат замене или восстановлению, если они теряют свои свойства и не могут эффективно использоваться.

Перед использованием нового сверла его обрабатывают. А иногда для восстановления работоспособности долота необходимо просто заменить его кольцо, оснащенное резцами. После того как механизмы колонкового бура выполнили свою функцию, в работу вступают шнековые машины, завершающие процесс бурения.

Сферы использования подобной технологии

Среди областей применения колонкового бурения можно выделить несколько основных.

Горнодобывающая промышленность — разработка месторождений твердых полезных ископаемых.

В результате получается образец керна, который используется для анализа пород, присутствующих на участке. Она добывается периодически, чтобы дать представление о залегании пород в данной местности.

Добыча подземных вод — для организации этого процесса требуется исследование грунта частных владений для доступа к подземным источникам воды. Гидрогеологическое бурение необходимо для выбора места расположения водяной скважины.

Строительство — бурение дикционной скважины под сваи — закладка фундамента под сваи. Строителям необходимо знать, на какой глубине будет находиться песчаное дно или начало крупных камней. От этого зависит устойчивость здания. Эта техника идеально подходит для бурения отверстий большого диаметра в железобетонных конструкциях.

Этот метод подходит для вертикальных отверстий, горизонтальных отверстий и отверстий под прямым углом.

Способы извлечения керна

На небольших глубинах извлечение керна не автоматизировано: после заполнения керноприемника мы поднимаем всю бурильную колонну на поверхность и с помощью специального инструмента выбиваем керн.

На больших глубинах этот метод непродуктивен. В таких случаях мы используем трубы со съемным керноуловителем: он находится внутри трубы и по мере заполнения поднимается на ствол трубы.

Другим вариантом для относительно неглубоких скважин является так называемая гидротранспортировка. Идея заключается в том, что бурение может быть сухим или с промывкой. В последнем случае процесс происходит следующим образом:

• Гибкий шланг от насоса на поверхности используется для закачки жидкости в скважину через сальник в верхней части обсадной трубы;
• Шлам выходит вместе с промывочной жидкостью через зазор между внутренней и внешней стенками бурильной трубы.

Мы предпочитаем вариант промывки сухому бурению. Его преимуществами являются:

• При сухом бурении сверла быстрее изнашиваются;
• технология с промывкой, очевидно, более эффективна, скорость выше.

В качестве жидкостей можно использовать следующее:

• вода;
• В мягких почвах предпочтительнее использовать глинистый ил, поскольку он связывает и укрепляет стенки скважины, предотвращая их разрушение. Раствор может содержать жидкое стекло вместо глины;
• Мы используем специальную эмульсию для промывки скважины в твердых породах при проходке алмазным буром. Эта эмульсия действует как промывочная жидкость, а также как смазка для инструмента. Он уменьшает трение и вибрацию.

В некоторых случаях мы также используем сжатый воздух вместо промывки (например, при бурении в вечной мерзлоте).

Важно: в рыхлой почве глиняного раствора может быть недостаточно для укрепления стен. В этом случае мы используем обсадные трубы.

Этапы процесса

Технология выполняется в следующем порядке:

• Поверхность очищается от мусора и инородных тел.
• Рядом с будущей скважиной бурится отверстие глубиной два метра для слива промывочной жидкости.
• В земле бурится скважина, долото соединяется с керноприемной трубой, которая увеличивается по мере бурения.
• После установки бурильной трубы — верхняя крепится к моторизованной буровой установке — начинается проходка.
• Когда труба заполняется, ее поднимают на поверхность, извлекают породу с помощью молотка, удары не слишком сильные.
• Сверло снова погружается в отверстие и сверлится до достижения необходимой глубины.

Бур промывается, но если воды для этого недостаточно, процесс осуществляется сухим способом. Если используются алмазные инструменты, то для регулярной промывки применяется специальная эмульсия.

В случае песчаной почвы в раствор добавляется жидкое стекло, глиняная паста, для укрепления стенок скважины.

В случае неустойчивых грунтов скважина укрепляется обсадными трубами в процессе дноуглубительных работ. Вместо промывки водой часто используется сжатый воздух, что дешевле.

Оборудование для продувки скважин сжатым воздухом

Какие этапы и нюансы колонкового бурения?

Теперь рассмотрим непосредственно технологию бурения, поскольку она также имеет свои нюансы. Стоит обратить на них внимание.

Применение технологии колонкового бурения

В процессе работы станок колонкового бурения выполняет следующие действия:

• Подготовка поверхности, на которой будет установлена буровая установка.
• Бурение отверстий в земле в непосредственной близости от участка для закачки промывочной жидкости. После этой работы начинается процесс бурения.
• Бурение, при котором буровое долото вращается и проникает в почву. Параллельно с этим процессом в скважину закачивается промывочная жидкость: вода или специальный раствор.
• Заполнение сердцевины трубы. Периодически шнек следует извлекать на поверхность, по керну можно легко определить глубину образовавшегося отверстия.

Скорее, первые два шага выполняются оперативным персоналом. Последние два — это применение самой системы колонкового бурения.

В процессе работы необходимо учитывать следующие нюансы:

• Бурение на воду должно осуществляться с промывкой. Вода используется там, где есть устойчивая почва. При обработке песчаных пород для промывки используется специальный раствор для укрепления ствола скважины. Для этой цели подходит жидкое стекло или глиняная масса.
• Вместо промывочного раствора можно использовать воздух, который поступает в скважину через керноприемную трубку.
• При проведении работ на неустойчивом грунте использование промывочных жидкостей неэффективно. Скважины укреплены обсадными трубами.
• Скорость вращения сверла регулируется в зависимости от прочности основания.
• Если работы ведутся в пластах твердых пород, обсадные трубы устанавливаются на заключительном этапе бурения. 

Технология проведения работ и оборудование

Известны два способа использования колонкового бура: работа с жидкостью на дне или всухую, т.е. без бурового раствора.

Бурение без бурового раствора используется, когда несвязанный грунт насыщен естественной влагой, достаточной для проходки и извлечения. Вода также не поступает в скважину при проходке в жидких, мягкопластичных и строго пластичных глинах/глинах, твердопластичных и пластичных песчаных глинах.

Обязательно бурение через скальные и полускальные породы. В отсутствие воды проникновение происходит гораздо медленнее. Кроме того, значительно возрастает риск преждевременного повреждения бурового долота, и сухое бурение считается более дорогостоящим.

Технология бурения с промывкой керна не только продлевает срок службы оборудования, но и является самым быстрым и наименее трудоемким способом освобождения забоя от поврежденной породы.

При бурении с использованием бурового раствора скорость проходки значительно увеличивается. Этот метод чаще всего используется при бурении скважин значительной глубины. Это позволяет выполнить работу в кратчайшие сроки с минимальным риском повреждения буровой коронки.

В рыхлых, несвязных почвах, если невозможно пробурить скважину, также используется вода под высоким давлением. В этом случае струя воды просто промывает забой, освобождая скважину от поврежденного грунта.

Принцип колонковой методики

Основным элементом колонкового бурения является режущий инструмент, который устанавливается на нижней части колонковой трубы. Это известно как основной бит. Для разрушения скальных образований используются специальные долота, оснащенные алмазными резцами.

Биты — это сменные режущие элементы, которые навинчиваются на нижнюю часть колонковой трубы. В процессе бурения их приходится менять несколько раз.

Именно алмазная коронка позволяет буру практически беспрепятственно опускаться на большую глубину при бурении известняка. То есть при разработке скважин вглубь коренных пород, в трещинах которых в результате многовековой конденсации образовались чистейшие запасы подземных вод.

Замена бурового долота осуществляется самым простым способом — изношенный элемент удаляется, а на колонковую трубу навинчивается новое долото.

Порода прорезается буровым долотом, вращающимся с высокой скоростью. Скорость вращения бура можно регулировать в зависимости от плотности выкапываемого материала. Корончатое долото «режет» землю только по краю своеобразного цилиндра, центральная часть которого вдавливается в трубку коронки.

Для извлечения керна буровое долото поднимается на поверхность. Почва буквально выдувается из колонкового бура потоком воздуха, подаваемого в верхнюю часть трубы. Процесс взрыва ускоряется путем простукивания бурового долота кувалдой.

При колонковом бурении конусообразный сегмент породы проталкивается в колонковую трубу. Чтобы извлечь его, кернобур извлекается из скважины путем растягивания бурильной трубы. Ядро выдувается и выбивается из трубы

Корончатый бур обладает большей способностью проникать в неровные пласты, чем матричные и конусные буры. Это связано с высокой скоростью вращения бура, что сокращает диапазон усилий при добыче.

Кроме того, буры полностью разрушают породу, которую необходимо «расколоть» долотом или водой под давлением для промывки забоя. По сути, вам придется пройти один и тот же участок дважды или даже трижды: сначала разбить его, а затем очистить. Благодаря технологии сверления можно пройти и очистить поверхность за один проход.

Станки и буровые установки

Выбор машины или буровой установки зависит от назначения скважины и ее диаметра. Популярность метода колонкового бурения привела к строительству буровых установок и платформ по всему миру. Тяжелые тракторы, грузовики и внедорожники подходят для управления разведочными буровыми установками.

Использование тяжелых гусеничных тракторов позволяет осуществлять колонковое бурение в районах без дорог, при поверхностном заболачивании, неустойчивом рельефе местности

Чаще всего буровое оборудование устанавливается на грузовые автомобили типа МАЗ, КАМАЗ, Урал. Но есть варианты монтажа и для более легких машин, которые используются для бурения водяных скважин в частном доме.

При ручном вращательном бурении бурильная труба заменяется своим историческим предшественником — чашей. Этот инструмент представляет собой укороченный вариант стержневой трубки с заостренным краем в нижней части. Чаша забивается в землю вручную или с помощью электробура, и все, что в ней застряло, поднимается на поверхность.

Бензиновые и электрические двигатели используются для механизации ручного бурения неглубоких отверстий и формирования отверстий для установки заборов и столбов. Они обеспечивают вращательное движение шнека или стержневой трубы.

Оборудование для проходки скважин

Очень важно подобрать все компоненты в соответствии с выполняемой работой. Кроме того, в процессе работы необходимо регулярно заменять фрезы, а также проводить осмотр и техническое обслуживание. Компоненты перечислены ниже.

Набор инструментов

Вот что вам понадобится:

• Биты. Тонкостенные используются для горизонтальных отверстий, а стандартные — для всех углов. Они часто требуются при прокладке инженерных коммуникаций.
• Зубы. Это те же фрезы, которые предназначены для точечного разрушения породы. Они могут быть изготовлены из латуни или карбида вольфрама с алмазным покрытием.
• Жилье. Они образуют цилиндрическую форму отверстия.
• Стержни. Они похожи на адаптеры или удлинители и необходимы для работы на больших глубинах.
• Подъем шнека для транспортировки отходов.
• Промывочные прокладки и другие принадлежности.

Особенности трубы

Структура специально разработана таким образом, чтобы сохранить сердцевину целой, поэтому внутри она вся без сильных выступов. При выборе учитывается не только диаметр, но и такой параметр, как коэффициент отбора керна.

Существует два типа оснастки:

• Одиночка. Подходит для бурения в простых условиях, в основном используется для гидробурения.
• Двойной. Его конструкция отличается тем, что внутренняя трубка не вращается, что позволяет сохранить образец почвы в целости и сохранности. Этот метод используется в геологической разведке.

Особенности коронки

Резьбовое кольцо (цельное или сварное) прикручивается к основанию трубы. Они различаются по материалу (алмаз, карбид, карбид вольфрама и т.д.), а также по структуре (тонкие, ребристые, восьмиугольные или квадратные и т.д.). Также они различаются по диаметру и количеству ребер.

Обсадные трубы

Они необходимы для предотвращения сколов краев колодца. Они могут быть изготовлены из стали, но более легкие пластиковые трубы гораздо чаще встречаются в системах водоснабжения. Они также могут быть оснащены фильтрующими устройствами и пескоуловителями.

Стандартный набор бурового инструмента

Чтобы хорошо выполнять свою работу, вам необходимо:

• Учения. Они используются как для горизонтального бурения, так и для вертикальной проходки. С помощью стандартных обсадных труб можно бурить под углом до 45 градусов. Тонкостенные трубы для колонкового бурения могут использоваться только для горизонтального бестраншейного бурения для прокладки коммуникаций.
• Основные биты. Это инструмент для разрушения породы, который оснащен бурильной трубой для облегчения извлечения керна в породе. Латунные долота используются для бурения в осадочных связных и несвязных грунтах. Для проходки горных пород и бурения в бетоне, асфальте и кирпичной кладке выпускаются твердосплавные буры с алмазными резцами.
• Стальной корпус. Стальные бурильные трубы необходимы для обсадки котлована — создания буровой скважины, которая образуется по мере его углубления. Их диаметр равен диаметру отверстия. Обсадная труба для ввода воды должна быть выбрана заранее в соответствии с диаметром обсадной трубы и насоса, который будет использоваться в скважине.
• Бум. Это узкая трубка, которую можно скрутить вместе. Они используются для удлинения бурильной трубы. Проще говоря, они прикручиваются один за другим к верхней части бурильной трубы так, чтобы они могли вращаться на глубине, превышающей высоту бурильной трубы. Высота бурильной трубы + высота бурильной трубы = глубина котлована.
• Переводчики. Требуется для обеспечения возможности установки резьбовых соединений различных диаметров, встречающихся на буровых штангах, вращателях, сальниках и других принадлежностях.
• Промойте свечи зажигания и дроссельные заслонки. Они используются для вывода разрушенного грунта на поверхность, если не требуется извлечение всего керна. В этом случае к забою подводится вода, которая под давлением вымывает разрушенный грунт на дневную поверхность.
• Биты. Они используются для углубления отверстия в наиболее сложных для корончатого сверла местах. При использовании долота иногда переходят от вращательного бурения к ударному.

Представленный здесь инструмент является стандартным набором для колонкового бурения. Дополнительные инструменты и оборудование могут потребоваться в каждом конкретном случае в зависимости от сложности разработки.

Особенности конструкции колонковой трубы

Конструкция трубки сердечника определяется максимизацией целостности сердечника и состоит из кругового расположения вокруг свободного прохода. Одной из наиболее важных характеристик является коэффициент восстановления сердечника. Этот показатель определяется как отношение диаметра сердечника к наружному диаметру инструмента.

Инструменты для колонкового бурения стандартизированы и различаются в основном только диаметром. По конструктивным особенностям стержневые бочки делятся на одинарные и двойные. Одинарные инструменты предназначены для использования в нормальных геологических условиях и идеально подходят для проходки водяных скважин.

Сдвоенные инструменты с невращающейся внутренней трубкой используются только в геологоразведке. Сдвоенный инструмент используется для извлечения образцов горных пород, которые легко могут быть повреждены под воздействием различных факторов. Он используется для отбора пробы в естественной формации с естественным процентным содержанием минералов и пустой породы.

Все колонковые трубы предназначены для продувки, подачи жидкости в скважину и промывки скважины. Их верхние части оснащены технологическим отверстием, через которое подается поток воды или воздуха.

Специфика режущей части снаряда

Каждый корончатый бур состоит из кольца с резьбой в верхней части, необходимой для навинчивания его на бурильную трубу, и резца в нижней части. Резцы могут быть цельнолитыми или приваренными к этой режущей металлической части.

Для колонкового бурения используются следующие долота:

• Карбид — мелкозернистый, ребристый.
• Алмазный — пропитанный и мелкозернистый.

Твердосплавные зубья предназначены для бурения в «мягких» почвах. Их можно использовать для бурения в глинистых породах любой консистенции, в мягких и влажных плотных и среднеплотных песках. Вольфрам-кобальтовые режущие зубья используются для бурения в песчанике и мергеле.

Мелкозубые буры предназначены для бурения среднетвердых, слегка абразивных образований. Они оснащены восьмигранными или квадратными фрезами. Расположение фрез на разной высоте также позволяет получить ступенчатый забой, преимущества которого были описаны выше.

Ребристые буры предназначены для бурения твердых, умеренно абразивных образований. Эти сверла состоят из цилиндрического или призматического стального стержня со вставкой из карбида вольфрама. Они состоят из стального цилиндрического или призматического резца с твердосплавной вставкой, которая не снижает проникающую способность даже при износе резца.

Алмазные коронки предназначены для бурения в твердых и полускальных породах с высокой абразивностью.

Количество ребер зависит от конструкции и диаметра стержневой фрезы — их может быть от трех до шести. Процесс разрушения породы можно ускорить, если переместить ребра вверх относительно бурового забоя. Это обеспечивает ступенчатое дно отверстия и облегчает поток промывочной жидкости.

Трубы для обсаживания ствола скважины

Как колонковые, так и обсадные трубы производятся в соответствии с ГОСТ 51682-2000. В геологоразведке и инженерной геологии они используются для предотвращения обрушения скважины, которое сделало бы невозможным проверить, на какой глубине один геологический слой сменяется другим.

При строительстве водозаборов обсадные трубы образуют стенки скважины. После сборки обсадной колонны в нее вставляется другая эксплуатационная колонна. В настоящее время она в основном изготавливается из пластика. Эксплуатационная колонна оснащена фильтром для удержания песка и гравия во время откачки.

Обсадная труба с ниппельным соединением является наиболее распространенным типом обсадной трубы. В этом случае трубы имеют внутреннюю резьбу с одной стороны и внешнюю резьбу с другой. Производственный вал быстро и легко устанавливается с помощью резьбовых труб.

Существуют обсадные трубы, предназначенные для сварных соединений. Они не используются в частном секторе из-за трудоемкости процесса сборки колонны.

Как обсадные, так и колонковые трубы изготовлены из стали марки 45 с группой прочности «К». Концы труб закалены для повышения износостойкости поверхности. В зависимости от используемого бурового оборудования и диаметра погружного насоса при строительстве частных скважин используются трубы диаметром от 100 до 200 мм.

Дополнительные аспекты и итоги

Виды алмазных коронок: а — однослойные; б — многослойные; в — импрегнированные; 1 — свободные алмазы; 2 — подрезные алмазы; 3 — матрица; 4 — корпус сверла; 5 — матрица, заполненная мелкими алмазами.

Если есть необходимость сверлить алмазным сверлом на высоких скоростях, для промывки следует использовать специальные эмульсии.

При работе в особо сложных условиях (твердая порода или абразивный износ) часто возникает необходимость приостановить работу для замены долот. Чем тверже камень, тем быстрее он тупится.

Наиболее сложные скважины — это те, которые разрушаются во время эксплуатации, несмотря на глиняный раствор. Они требуют значительных дополнительных инвестиций, поскольку необходимо устанавливать обсадные трубы.

После того, как пласт, который необходимо исследовать, найден, его необходимо проработать до самого дна. Затем производятся все необходимые расчеты, в результате чего получаются очень точные данные об обнаруженном месторождении.

Наконец, инструмент вытаскивается, и отверстие затыкается. Все дальнейшие операции выполняются другим специализированным оборудованием, которое при необходимости увеличит готовое отверстие до нужного размера.

Технологии бурения скважин сильно различаются, и пригодность каждой из них регулярно подтверждается. Колонковое бурение позволяет достичь необходимой глубины за чрезвычайно короткое время, независимо от расстояния.